ネットワーク仮想化技術と通信利用型放送 : 1.先端技術実証の場としてのさっぽろ雪まつり

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(1)特集｜ネットワーク仮想化技術と通信利用型放送. 1. 先端技術実証の場としてのさっぽろ雪まつり小林和真（独）情報通信研究機構大手町ネットワーク研究統括センターネットワーク運用センター長／倉敷芸術科学大学産業科学技術学部 IT 科学科. さっぽろ雪まつり実証実験情報通信研究機構（以下，NICT）では，「第 60 回さっぽろ雪まつり」（写真 1）において，新世代ネットワーク研究開発テストベットである JGN2plus を大規模に活用した先端技術検証に関連する実証実験を複数同時に実施した．目的も実施者も異なる実験を，共通のネットワークインフラを用いて同時期に集中的に実施する試みは，検証目的の実験を実施する新しい形態である．実施にあたって，個々に異なる目的をそれぞれが達成できるよう，最新のネットワーク仮想化技術を活用し，必要に応じて. 写真 1 第 60 回さっぽろ雪まつり. 実験内容を分離・協調する方式を試行的に採用し取り組んでいる．物理的には同一のネットワーク装置・サーバ装置を利用していても，論理的に構造を分けて仮想的な. に完成度が低く，実用レベルであるとは認知されてい. サービスとしてネットワーク基盤を提供する手法は，実. なかった．一方で，私が所属する TAO の研究グループ. 証検証を主目的とするテストベットのサービス形態とし. （岡山 IPv6 検証評価センター）では，IPv6 関連機器の相. て新しい枠組みを提供している．. 互接続検証をテーマに実用性確保を目指した研究を推進. 本特集では，さっぽろ雪まつり実証実験において. していた．この検証活動の結果，既存の IPv4 技術と遜. JGN2plus で実施された最新の仮想化技術を活用した複. 色のないサービスを IPv6 でも提供できる感触を得てい. 数の実証実験について，その主なものを紹介する．. た．そこで，IPv6 対応の実験ネットワークを全国規模. これまでの実験と目的の変遷. で JGN 上に構築し，この IPv6 ネットワークを利用し大規模な実証実験を実施する計画を立案した．実験は，ネットワークの実用性を証明するために，品. NICT では，さっぽろ雪まつりを共通のテーマとして，. 質評価の厳しいプロ用の放送コンテンツを利用すること. 6 年にわたり通信利用型放送に関連する実証実験を繰り. を主眼に計画し，実際に実証に参加した放送局の番組. 返し実施してきた（組織統合前の通信・放送機構（以下，. 内での生中継で利用してもらうことを目標とした．放. TAO）による実施分を含む）．まず，これまでに取り組ん. 送関係者に納得してもらうために，事前に検証を繰り. できた実験の経緯を簡単に紹介する．. 返し，生じた問題点を本番に向けて順次改善していっ. この取り組みを始めた 2004 年当初は， IP version 6（以. た．その結果， 2004 年 2 月の雪まつりでは，北海道放. 下，IPv6）に対応した通信機器を活用し，IP version 4（以. 送，毎日放送，山陽放送，RKB 毎日放送，琉球放送の各. 下，IPv4）の既存ネットワークと同等以上の品質を確保. 局に，放送素材として IPv6 を利用して伝送することに. できることを実証することを目的としていた．次世代イ. 成功し，8 つの放送枠で実際にテレビ生放送されるに至. ンターネット技術としてやっと注目されはじめていた当. った（写真 2）．. 時の IPv6 対応ネットワーク機器のほとんどは，製品的. この実験により，放送利用可能という最低限の品質を. 1110. 情報処理 Vol.50 No.11 Nov. 2009.

(2) 先端技術実証の場としてのさっぽろ雪まつりネットワークを仮想化して研究者に個別に提供するサービスを想定し，実現性の観点から運用上の課題を確認した（図 -1）．本特集で取り上げられている雪まつり関連の実験は，すべてこの仮想化ネットワーク環境上で実施したものである．この実験は，ネットワーク技術の検証に関する実験と，通信利用型放送に関連した実験に大別でき，放送写真 2 実際の放送で利用された映像（写真提供：（株）毎日放送，山陽放送（株），北海道放送（株），琉球放送（株），RKB 毎日放送（株））. 関連の参加者は，異なる 2 つの系列局グループに分かれている．相互に経済的な利益相反関係があり，論理的にグループごとにネットワークを分けて取り組む必要性が明確に存在した．取り組んだ実験概要を表 -1 に示して. IPv6 ネットワークでも確保できることを実証し，当初. おく．なお，すべての実験に関して，今回の特集で取り. の実験の目的である実用性を証明することができた．. 上げているわけでないことをお断りしておく．. 2 年目以降の実験から，実インターネット環境により近づけるために，ネットワークの複雑性を高め，マルチキャスト技術や無線 LAN 技術などの各種プロトコルや. 大通会場 7 丁目での実験. 伝送装置の実証も実験に組み入れていく．特にマルチキ. 大通会場 7 丁目には，第 1 回目の実験から継続して. ャスト技術は，国際的にも類を見ない多様性のある実験. 参加している北海道放送（HBC）の大雪像がある．今回，. を繰り返し，この技術の実用化に大きく貢献している．. このエリアでは，北海道放送，毎日放送（MBS）が実験を. 実施回数が進むにつれ放送技術の進歩に合わせた映像. 中心的に担当し，韓国初の HD 品質での IP 生放送とな. の高品質化（HD）も行われ，複数の圧縮技術を比較して. った京仁テレビ（OBS）への国際 IP 伝送や，家庭用テレ. のネットワーク親和性の検証や，疑似障害を発生させて. ビへの映像配信基盤であるアクトビラを利用した世界初. の冗長性の確認など，通信利用型放送の実用化に向けた. の Live 伝送に Panasonic とともに取り組んでいる．. 実証に軸足を移すようになってくる．中継現場での人員の連絡に用いるインカムシステムの IP 化や素材の蓄積・再送信など，放送業務に関連する周辺情報技術の開発・. 大通会場 8 丁目での実験. 検証にも実証範囲を広げ，より広範囲の技術の実用化を. 大通会場 8 丁目に大雪像の展示会場を持つ北海道テ. 「さっぽろ雪まつり実証実験」は変目指した取り組みへと. レビ放送（HTB）とその系列局である朝日放送（ABC）は，. 遷していく．結果，世界発の IPv6 マルチキャストによ. さっぽろ雪まつり会場での実証実験に今回初めて参加し. る生放送利用や，HD 非圧縮（約 1.5Gbps）での生中継な. ている．このグループは，マルチキャスト配信型のエ. どの実績を積み重ねることになる．. リア・ワンセグを利用した国内数カ所にわたる複数地. また，映像伝送技術の検証とあわせて，本来の目的で. 点への同一コンテンツ送信の実験と，NICT が朝日放送，. ある次世代インターネット技術の相互接続検証や新しい. NTT 未来ネット研究所に委託しているコンテンツ流通の. 技術パラダイムにおける運用技術の向上にも継続して貢. ダイナミック化に関連する実証実験を中心に，複数の実. 献し，成果のいくつかは，参加した日米台のネットワー. 験に取り組んでいる．雪まつり会場内に構築した仮設プ. クベンダの商用製品に実際に反映されている．. レハブ NOC は，今年は 8 丁目会場に設置した．. 本年度の実証実験の目的. さっぽろ雪祭り期間中のその他の実験. クラウドコンピューティングを始め，新しい計算パラ. さっぽろ雪まつりの期間と並行して，プロ野球春季キ. ダイムが数多く提案され注目を集めている．NICT が提. ャンプを素材とした通信利用型放送の実証実験も沖縄を. 供している JGN2plus でも，新世代ネットワークを指向. 起点に同時期に実施している．今年度は，ネットワーク. したこうした研究に対応できる実験ネットワーク基盤の. 圧縮装置と圧縮画像の親和性の検証や仮想化ストレージ. 提供の可能性をこれまでも模索してきた．今回の実験で. を活用した素材蓄積伝送の効率性の検証などに取り組ん. は，JGN2plus 上に配置した 2 種類の仮想化対応ルータを，. でいる．この実験では，同じ実験を 1 カ月の長期にわ. 実験用途に応じて論理的に複数台のルータとして構成し，. たり繰り返すことで，運用継続性や保守性の評価を含め，. 1）. 同時並行的に複数の実験を実施する形態に取り組んだ．. より実用性を指向した検証を行っている．情報処理 Vol.50 No.11 Nov. 2009. 1111. 1.

(3) 特集｜ネットワーク仮想化技術と通信利用型放送 AS-D ネットワーク AS-C ネットワーク AS-B ネットワーク AS-A ネットワーク. Hardware Forwarding Plane A. 対外 AS へ. Hardware Forwarding Plane B. Hardware Router A. JGN2Plus 基幹 SW. Hardware Router Virtual Router. JGN2Plus 別拠点へ. 10GbE MNG. 伝送内容. 伝送区間. 図 -1 仮想化ルータによるサービスネットワーク. 映像伝送方式 *1. 通信方式 *2. A. 海外生中継. 札幌→韓国. ProRes 422，H.264 ，DV. IPv4/IPv6. B. ワンセグ素材. 札幌→岡山，品川. ProRes 422. IPv6 Multicast. C. エリア・ワンセグ配信. 岡山→大手町，札幌. TS over RTP. IPv6 Multicast. D. アクトビラ素材. 札幌→岡山. H.264. IPv4. E. アクトビラ配信. 岡山→大阪，東京，札幌. *5. F. 生中継. 札幌→大阪. G. 野球キャンプ中継素材（1）. 沖縄，高知→大阪. H. 野球キャンプ中継素材（2）. I J. *5. アクトビラフル. IPv4 *2. DVCPRO HD，DV. IPv6. H.264，MPEG2，JPEG 2000. IPv4/IPv6. 沖縄→札幌. HDV. IPv6. 野球キャンプ中継素材（3）. 沖縄→岡山. AVCHD，MPEG2-TS（ファイル共有） IPv4. 球場 Web カメラ. 沖縄→札幌. DV. *3. *4. *6. IPv6. *1 バックアップ用，*2 リターン用，*3 沖縄側複数拠点送信，*4 大阪側複数拠点受信，*5 商用インターネット経由で配信，*6 伝送路圧縮技術併用表 -1 今年度の雪まつり実証実験での通信利用型放送実験の概要. JGN2plus における仮想化への取り組み. 仮想化ネットワーク実現に向けての課題. NICT では，仮想化に関連する研究を複数並行して推. JGN2plus では，先に述べたように，研究者向けのネ. 進している．私が所属するグループが取り組んでいる. ットワークの仮想化サービスを検討している．ネットワ. JGN2plus における仮想化サービスは，ネットワークアー. ーク上の計算資源をグループ化し仮想的に扱うことで，. キテクチャそのものを見直し，仮想化に最適なシステムを. 必要計算量に応じた環境を利用者に提供しようとする考. ゼロから構築しようという新世代ネットワークを指向し. え方を，サーバ資源だけでなく，ネットワーク資源，ス. たものではない．既存の IP アーキテクチャに依存する実. トレージ資源にも拡張し，実験ネットワーク全体を仮想. 用化済みの技術を活用して，統合的に仮想化環境を構築. 化してサービス提供しようというものである．. し資源化することで，テストベットを利用する研究者向. 仮想化ネットワークでは，割り当てた資源単位に管理. けに仮想ネットワークを提供することを目的としている．. 上も独立して操作できる仕組みを利用者に提供できなけ. 特に仮想化サービスの実現において検討が不十分とさ. ればならない．JGN2plus では「管理仮想化」と呼んでい. れている管理・運用面での課題を解決することで，現在. るが，隣接する割り当て外のルータを操作できたり，ス. の既存技術の組合せで達成可能な実用モデルの 1 つを示. トレージ資源を割り当て量以上に消費したりすることが. すことに力点を置いている．. あっては，安心して利用できない．運用・管理用のコン. 1112. 情報処理 Vol.50 No.11 Nov. 2009.

(4) 先端技術実証の場としてのさっぽろ雪まつりソールやマネジメント機構も個々に独立して論理的に仮. 放送の特性であるマス（視聴者）に向けた一斉同報送信. 想化されている必要性がある．また，実証の結果を実用. についても，マルチキャスト技術の発展と商用サービス. 化に結びつけるには，「実現可能性」「運用実現性」「経. 化により，実現可能性が出てきた．斬新なビジネスモデ. 済適用性」の 3 つの要素も欠かすことができない．. ルの創生や法制化による後押しがあれば，急速に普及す. 提案されるネットワークモデルは，一般に実現可能な. るという想定シナリオも現実味を帯びてきている．. 技術で構成され，かつ，長期運用可能な技術でなければ決して実用化には至らない．また，経済面でも商用化できる価格性能比で実装しなければ，いくら利便性の高い. 結果の取り扱いと情報開示. サービスでも社会的に受け入れられることはない．. さっぽろ雪まつり実証実験の取り組みで，最も気を使. 一連の仮想化ネットワーク実証実験とその後のテスト. うのが結果の取り扱いとバグや不具合などの不利益情報. 運用で明らかになった問題点として，従来型の運用モデ. の開示についての対応である．もちろん，実験参加者は，. ルのままでは，運用担当者（JGN2plus NOC）への作業負. 持ちこんだ機材がうまく動作することを期待して実証に. 荷がほぼ倍増することも分かってきている．. 取り組むが，必ずしもすべてが期待通りに動作するわけ. ・サービス項目の増加. ではない．本番で初めて組み合わせて実証される機材や. ・仮想化による設定項目個所の増加. 本番直前にソフトウェアが完成する最新の機材が持ちこ. ・仮想化による障害時の切り分け作業の困難性の増加. まれることもある．また，競合するベンダ同士が新製品. ・リソース管理（競合状態の把握と利害調整）など. を持ち寄って相互接続する場合など，どちらの実装が原. この実証実験の結果を受けて，JGN2plus における貸し. 因で問題が生じているかを中立的な立場で解明し，それ. 出し運用モデルを再度検討し直し，実現可能性を模索. ぞれのベンダにフィードバックしないといけない．検証. しながら試験運用を継続している．この成果を踏まえ，. 後は，不具合を修正するためのある程度の対応期間を設. 2010 年度からの JGN2plus の標準サービスとしてのメニ. 定し，ベンダ側の改善が見られない場合には，一般に不. ュー化を引き続き検討している．. 具合情報として開示するなど，製品の完成度の向上に向. 通信利用型放送実現へ向けての取り組み. けての活動にも気を配る必要がある．今年の実験のように，利益相反が生じる組織が複数参加している場合には，両者間での不利益情報の遮断を徹. 映像伝送系のアプリケーションは，さっぽろ雪まつり. 底していく必要もある．実験参加者のそれぞれの利益の. の実証実験を通じて，放送用途での利用実績も着実に積. 最大化を図ると同時に，公共実験としての意味合いを重. み重ねられてきている．本特集でも，この実験で試行さ. 視し，共通知識としての結果の開示をどの程度の範疇で. れた新しい技術を紹介している．. どの時期に実施していくかという課題が残る．実験が失. 地上波デジタルの放送開始でディジタル化された放送. 敗に終わった場合には，実施したことを含めて非公開に. コンテンツは，単なる通信データとして自由にあつかう. する約束を事前に交わし，ソフトウェア的に致命的なバ. ことができる．もちろん，ネットワーク通信路上でのデ. グを見つけた場合でも半年間は公開しないルールを定め. ータの損失や伝送遅延への耐性，違法な複製・コピーの. るなど，参加者利益を確保しつつ，平等に実験が実施で. 抑制など，個々に解決すべき技術要素はあるが，従来に. きるよう個別事情に配慮し進めている．. 比べてネットワーク親和性は明らかに向上している．. また，実験参加者が自社の広報宣伝用の実績として活. また，画像圧縮方式もネットワークに合わせた進化を. 用し，製品の適用事例として顧客に紹介することについ. とげている．記憶領域を最小化することが最大の目的だ. ても妨げていない．こうした活動も技術の社会普及には. った圧縮技術の世界に，ネットワーク上での損失を考慮. 必要不可欠であると考えているからである．. して映像再生を適正化する技術や，再生遅延を最小化するための手法など，ネットワークでの伝送を意識した研究開発が進められている．映像の可逆性をできるだけ確保しつつ（映像の品質を確保しつつ），帯域を最小化でき，. JGN2plus における仮想サービス化の課題. 再生遅延も最小化できる手法が最終的に生き残ることに. 仮想化したネットワークは，物理ネットワークと同様. なる．さっぽろ雪まつり実証実験には，放送用途の映像. に通信インフラとして利用するための個別の設定を必要. 伝送装置開発のベンチャー企業や大手の映像機器ベンダ. とする．すなわち，VLAN の設定やルーティングの設定，. も参加し，これまでの実験の結果を反映した商材が市場. アドレスアサイン，マルチキャストの設定など，仮想化. に投入されるようになってきている．. しても，ネットワークで設定する項目は減少しない．む情報処理 Vol.50 No.11 Nov. 2009. 1113. 1.

(5) 特集｜ネットワーク仮想化技術と通信利用型放送しろ，仮想化し複数の論理ネットワークを重複化することで，個々のネットワーク間の干渉や仮想化による制約. 高度運用技術者の育成と今後の課題. などで，より一層複雑化してくる．仮想化 OS 環境で OS. 情報技術の一般化によって，誰でもインターネットや. を自由に選択できるように，仮想化ルータでは，自由に. 携帯ネットワークを簡単に利用できるようになったこと. 利用するルーティングプロトコルも選べるし，QoS やフ. で，この分野に対する学習興味を学生が失ってしまう傾. ィルタなどの設定も自由に設定できることが理想である．. 向が見られる．私が所属する大学でも情報系学科の志願. こうした運用上の作業負荷を人員に頼って実現すると，. 学生は一貫して減少傾向にある．そのため，高度運用技. 短期の実験ではうまくいっても長期運用には耐えられな. 術者の育成への長期的影響を懸念している．放送での通. い．運用を補助するためのメタシステムによる資源管理. 信利用や遠隔医療など，ネットワークへの信頼性がより. や設定作業自動化のためのシステムが必須となる．割り. 求められているが，この状況変化に対応する高度な運用. 当て可能リソースを把握し，設定後には，複数の仮想化. 技術を，これまで以上に追及していく必要性がある．さ. ネットワーク利用者間で共用する共同責任領域の監視や. っぽろ雪まつり実証実験の今後の取り組みは，これまで. 複数の仮想ネットワーク間に及ぶトラブルシューティン. 以上に運用技術向上と実験的経験の蓄積に貢献できるよ. グ，解放されたリソースの再管理，利用者間での情報共. う，意識を持って取り組んでいく必要があるだろう．. 有伝達システム（トラブルチケットなど）など，運用して. 6 年にも及ぶ実証実験には，百社を超える企業・団体. いく上で必要とされる機能は多岐にわたる．トラブルシ. が参加している．数多くの協力者に支えられ，これまで. ューティング時の作業負荷を考慮すると，これまで以上. の成果は創出されてきた．さっぽろ雪まつり実証実験の. に「ネットワークの見える化」を行っていく必要性を感じ. 企画立案に対し，実証の場を提供してくれている情報通. る．JGN2plus では，他のネットワーク運用の参考になる. 信研究機構と，取り組みに賛同し協力してくれている企. 2）. ように，PerfSONAR や独自に開発中のネットワーク管理. 業・団体に感謝するとともに，本実証実験の取り組みに. 用の各種ツールを駆使し，仮想化に対応したネットワー. ついて貴重な公開の機会を与えてくれた情報処理学会に. ク状態の見える化をこれまで以上に推進していきたい．. 対し謝辞を述べるとともに，同種の実証実験が学会員に. 情報技術分野における臨床的研究の位置づけ. より積極的に展開されていくことを期待したい．付記：本年度の実証実験への参加機関は，企業 24 社，大学 3 校，地方自治体 8 団体，研究機関 6 組織で，総. 開発最終段階にある技術をうまく組み合わせ，分かり. 計で 41 組織となる（海外企業・組織を含む）．通信利用. やすい成果を示すことで，「実用化に向けたデスバレー」. 型放送における実験の取り組みにおいて，長年にわたり. と言われる研究開発と実用化の谷を越える実証実験の実. 繰り返し実施されている事案は世界的にも稀有である．. 施には大きな意味がある．. 関係各位の協力に重ねて感謝するとともに，今後のさら. 医療分野では，学術的に新しい発見を求める先端的基. なる研究成果の実用化に向けた努力に期待したい．なお，. 礎技術研究と，その成果を実際の医療現場に適切に適用. 参加機関のリストは以下の情報通信研究機構のプレスリ. していく上での重要な知見としての臨床評価の両方が価. リースページから参照されたい．. 値のある研究として認められている．. http://www2.nict.go.jp/pub/whatsnew/press/h20/. 情報処理分野（特に通信研究関連分野）では，実装上の. 090210/090210-2.html. 知見や運用手法などに関する研究については，普遍性の証明が困難なものも多いため，学術的に十分な評価がされてきていないように思える．およそ実現可能性の薄い特定条件の評価用モデルを設定し，その環境下における優位評価に基づく成果を示した段階で，研究を終えてし. 参考文献 1）http://www2.nict.go.jp/pub/whatsnew/press/h20/090210/090210-2.. html 2）PerfSONAR – Network Monitoring framework, http://www.perfsonar. net/ （平成 21 年 9 月 21 日受付）. まう例も少なくない．この基礎研究・モデル研究の中から，実用へと適用可能な研究成果を抽出し，「臨床」していく取り組みも情報技術の発展に必要である．さっぽろ雪まつり実証実験は，単なる新規の研究成果を創出するよりも，実用化に向けての課題抽出と長期運用性を考慮した改善により主眼を置き，情報技術の臨床的成果を示すよう特に意識して実験を積み重ねている．. 1114. 情報処理 Vol.50 No.11 Nov. 2009. 小林和真（正会員）｜ [email protected] 奈良先端科学技術大学院大学博士後期課程修了（博士（工学））．倉敷芸術科学大学教授．（独）情報通信研究機構大手町ネットワーク研究統括センターにて研究開発テストベットネットワークである JGN2plus の運用責任者を兼務．専門はインターネット工学．.

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